基于气动突片技术的PIV实验粒子掺混器

摘要

本发明公开了一种基于气动突片技术的PIV实验粒子掺混器，包括掺混罐以及用于盛放PIV示踪粒子的滤芯盘；所述滤芯盘置于掺混罐内，且掺混罐分别设置进气总管和出气管，所述进气总管的出口位置附近周向均布气动突片，该气动突片包括气动突片喷管以及控制该气动突片喷管喷射流量的射流控制机构，所述气动突片喷管的喷射口面向进气总管的主流区设置，而气动突片喷管的进气口则与旁路气流连通，且气动突片喷管所喷射出的气流的总压高于进气总管中气流总压。由此可知：本发明通过在进气总管上设置气动突片，在喷管出口处形成流向涡，从而改善了粒子掺混器中的PIV粒子的掺混效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种PIV实验粒子掺混器。

背景技术

PIV实验粒子的浓度情况，对PIV实验能否成功至关重要。特别对于直连式风洞的PIV实验，如何保证实验粒子在一定的时间内都能有一个较为稳定的颗粒浓度，一直以来都是该领域的技术难点。目前，一个解决方案就是在实验段进口前设置一个体积庞大的粒子掺混器，但是由于粒子掺混器的进气总管直径和距离的限制，导致了主流气流未能充分地冲击PIV示踪粒子盛放滤芯盘，使得PIV粒子在该粒子掺混器中掺混效果不佳。因此，如何在有限的进气总管直径和有效的距离内，降低进气总管气流的势流核心区，增加其卷席能力是实验人员面临的难题。利用传统的固体掺混器，将带来很大的流动总压损失，特别是对高速的风洞实验。由此研究气动手段提高PIV实验粒子掺混状况是一个技术突破点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于气动突片技术的PIV实验粒子掺混器，其通过在进气总管出口处设置了气动突片射流，在喷管出口处形成流向涡，从而改善了粒子掺混器中的PIV粒子的掺混效果。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种基于气动突片技术的PIV实验粒子掺混器，包括掺混罐以及用于盛放PIV示踪粒子的滤芯盘；所述滤芯盘置于掺混罐内，且掺混罐分别设置进气总管和出气管，所述进气总管的出口位置附近周向均布气动突片，该气动突片包括气动突片喷管以及控制该气动突片喷管喷射流量的射流控制机构，所述气动突片喷管的喷射口面向进气总管的主流区设置，而气动突片喷管的进气口则与旁路气流连通，且气动突片喷管所喷射出的气流的总压高于进气总管中气流总压。

所述气动突片喷管的轴线与进气总管轴线的交角为30-150℃。

所述气动突片喷管的喷射口形状为圆形、椭圆形、矩形或者任意多边形。

所述射流控制机构内设置有用于控制气动突片喷管进行脉冲喷射气流的脉冲控制装置。

所述旁路气流的总压高于进气总管的气流总压。

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：

1、本发明所述PIV实验粒子掺混器，其在进气总管出口位置的附近周向均布气动突片，则气动突片在工作时，会在进气总管的主流道内形成一个气动柱面，通过有序的布置能够保证进气总管内的主流在气动突片的喷射过程中会在喷管出口处沿周向形成较为均匀的流向涡发生点，从而缩短了进气气流的势流核心区，增加了其卷吸能力，使得气流在较短的距离上获得了很好的掺混效果，促使PIV粒子在掺混罐中获得很好的掺混， 

2、所述气动突片的喷射流量由气动突片控制机构进行调节。所述喷射流量可以是连续性喷射也可以按照某一恒定或者变化的频率进行喷射。这一措施促使了气动突片技术可以根据实验需要的实际工作状况，进行自主的调节和适应，根据不同的工况，调节气动突片喷管组的喷射流量，从而改变气动突片气动外形，及改善任意时刻的掺混效果。同时脉冲喷射和连续性喷射这两种喷射手段，使气动突片更加灵活，掺混效果更优。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

其中：掺混罐1、滤芯盘2、进气总管3、气动突片4、出气管5。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本实用新型所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，其公开了本发明所述的基于气动突片技术的PIV实验粒子掺混器，包括掺混罐1、滤芯盘2、进气总管3、气动突片4、出气管5，所述气动突片4包括气动突片喷管和射流控制机构组成。气动突片喷管绕着进气总管沿周向设置，数目根据进气总管的直径和掺混效果的需要进行选择，一般小于8个，气动突片喷管的喷射口形状可以为圆形、椭圆形、矩形或者任意多边形。所述的气动突片喷管的轴向与进气总管轴向成30°至150°。气动突片在工作时，会在主流道内形成一个气动柱面，通过有序的布置就能够保证主流在喷射过程中会在喷管出口处沿周向形成较为均匀的流向涡发生点，从而缩短了进气气流的势流核心区，增加了其卷吸能力，使得气流在较短的距离上获得了很好的掺混效果，使得PIV粒子在掺混罐中获得很好的掺混。 

所述射流控制机构，具有一个控制芯片，并且芯片内集成有控制程序，该射流控制机构根据PIV实验的实际工况进行自主调节气动突片射流喷注孔的喷射流量，PIV实验的实际工况一般根据观测进气总管流量来进行表征。不同的进气总管流量需要对应不同的气动突片喷射压力和喷射方式才能使得实验粒子在掺混罐中得到最佳的混合，这个可以通过试验确定。实验进行中，通过监测进气总管的流量，利用芯片内集成的控制程序，从而选择气动突片喷管喷射流量以及喷射方式。每个气动突片喷管的喷注流量和喷注方式可以相互独立，也可以为获得某种效果而相互配合喷注。

所述喷射流量可以是连续性喷射也可以按照某一恒定或者变化的频率进行的脉冲喷射。这一措施促使了气动突片技术可以根据实验需要的实际工作状况，进行自主的调节和适应，根据不同的工况，调节气动突片喷管组的喷射流量，从而改变气动突片气动外形，及改善任意时刻的掺混效果。同时脉冲喷射和连续性喷射这两种喷射手段，使气动突片更加灵活，掺混效果更优。一般而言，连续性喷射效果稍逊于脉冲喷射，但可以保证出气管气流流量的稳定，适合于对流量要求特别严格的实验。所述的喷射流量的流体来自于总压略高于进气总管气流总压的旁路气流。